ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ
- +
Τελική τιμή: 18,13€
Αρχική τιμή: 20,14€ Έκπτωση -10% (2,01€)
Δωρεάν έξοδα αποστολής για αγορές 30,00 και άνω
Βάρος 0,400 kg
Είδος

Έκδοση

Εκδότης

Έτος έκδοσης

ISBN

Μήνας έκδοσης

Σελίδες

Σχήμα

Ο πρωταρχικός στόχος της σύνταξης του τόμου αυτού ήταν να υπάρξει ένα χρηστικό βοήθημα για συγκεκριμένο μάθημα των τμήματος Φυσικής. Η όποια παρέκκλιση έγινε μετά από πολλή σκέψη και για τον λόγο αυτό, πολύ συνειδητά, περιορίστηκε σε στοιχειώδη ανάπτυξη των σχετικών θεμάτων. Υπάρχει ταυτόχρονα ένας δεύτερος γνώμονας: η συνοπτική ανάπτυξη θεμάτων,αποφεύγοντας ανακριβείς στοιχεία, που να επιτρέπει τημετέπειτα βαθύτερη και διεξοδική προσέγγιση στα σχετικά θέματα που πραγματεύεται το βιβλίο. Προκειμένου να ανταποκριθεί σε αυτούς τους στόχους, η ανάπτυξη της ύλης ξεκινάει από τις βασικές έννοιες της κρυσταλλογραφίας, χωρίς τη γνώση των οποίων οι παρουσιάσεις των δομών, κατά τη γνώμη του συγγραφέα, θα είχαν έναν «ιερογλυφικό» χαρακτήρα.
Το κύριο μέρος του βιβλίου χωρίζεται σε τρεις ενότητες. Η πρώτη παρουσιάζει τις ημιεμπειρικές αρχές συγκρότησης των κρυσταλλικών δομών, με την παράλληλη προσπάθεια να μην παρακάμψει την βάση σχηματισμού, η οποία ανάγεται στους δεσμούς μεταξύ των ατόμων. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στις αρχές της συμπαγούς συσσωμάτωσης και τα πολύεδρα σύνταξης, καθώς η εξοικείωση με τις σχετικές έννοιες δίνει δυνατότητα παραστατικής αντίληψης των διαφόρων δομών, των παραλλαγών τους και των εφαρμογών σε υλικά τεχνολογικού ενδιαφέροντος.
Το δεύτερο μέρος περιέχει την περιγραφή των βασικών κρυσταλλικών δομών μετάλλων, στοιχείων, ενώσεων τύπου ΑΒ και ΑΒ 2 . Οι δομές των οξειδίων που έχουν ιδιαίτερο τεχνολογικό ενδιαφέρον εξετάζονται πιο διεξοδικά, λόγω των εφαρμογών τους, όπως και οι δομές των πυριτικών ενώσεων. Σε όλες τις περιπτώσεις βασική μέριμνα δίνεται στην παράσταση των δομών σε συνάφεια με τις αρχές της προηγούμενης ενότητας. Ταυτόχρονα γίνεται προσπάθεια παρουσίασης της προβολής η οποία διευκολύνεται μέσω της αναφοράς σε πολύεδρα σύνταξης και τη σύζευξη με τις ιδιότητες του υλικού.
Το τρίτο μέρος επικεντρώνεται στις αποκλίσεις από την τέλεια κρυσταλλική δομή. Περιγράφονται συνοπτικά οι ατέλειες δομής -σημειακές, γραμμικές και επίπεδες- και υποδεικνύονται οι συνέπειες της παρουσίας τους στις ιδιότητες των υλικών. Η παρουσία ατελειών σε τρεις διαστάσεις οδηγεί σε μια μικρή αναφορά στα άμορφα στερεά. Και για την πιο ολοκληρωμένη θεώρηση της παρούσας κατάστασης η ενότητα κλείνει με την παρουσίαση των ημικρυστάλλων. Με την περιγραφή των βασικών δομικών χαρακτηριστικών των υλικών θα μπορούσε κανείς να σταματήσει στο σημείο αυτό. Πλην όμως θα έλλειπε η στοιχειώδης έστω αναφορά στην πειραματική διερεύνηση των δομικών χαρακτηριστικών. Αυτός είναι και ο λόγος που εισάγεται το κυρίως χρησιμοποιούμενο ερευνητικό εργαλείο: το φαινόμενο της περίθλασης, σε ότι έχει να κάνει με την εφαρμογή του στον δομικό χαρακτηρισμό. Όπως αναφέρεται και στο εισαγωγικό σημείωμα του βιβλίου, εστιάζουμε στην περίθλαση ηλεκτρονίων, χωρίς αυτό να μειώνει την γενικότητα της αποκτώμενης γνώσης.

ΠΡΟΛΕΓΟΜΕΝΑ
ΜΙΑ ΒΑΣΙΚΗ ΑΝΑΦΟΡΑ ΣΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΤΟΥ ΠΛΕΓΜΑΤΟΣ
1. Η κρυσταλλογραφία…………………………………………………………………………………………..11
2. Το Πλέγμα………………………………………………………………………………………………………..12
2.1. Η κυψελίδα. ……………………………………………………………………………………………15
2.2. Κρυσταλλικά συστήματα………………………………………………………………………….16
2.3. Προσδιορισμός σημείων, διευθύνσεων και επιπέδων στο πλέγμα…………………………18
2.3.1. Δεσμοί του πλέγματος…………………………………………………………………….18
2.3.2. Διευθύνσεις στο πλέγμα………………………………………………………………….19
2.3.3. Πλεγματικά επίπεδα……………………………………………………………………….21
3. Γεωμετρικές διεργασίες επαναλήψεων…………………………………………………………………25
3.1. Άξονες στροφής ………………………………………………………………………………………25
3.2. Επίπεδο κατοπτρισμού……………………………………………………………………………..26
3.3. Κέντρο αναστροφής…………………………………………………………………………………27
3.4. Σύνθετες διεργασίες συμμετρίας ……………………………………………………………….27
3.4.1. Στροφοαναστροφή και στροφοκατοπτρισμός…………………………………….28
3.4.2. Ελίκωση και ολίσθηση……………………………………………………………………29
4. Κρυσταλλογραφικές ομάδες συμμετρίας………………………………………………………………33
4.1. Ομάδες συμμετρίας σημείου……………………………………………………………………..33
4.2. Ομάδες συμμετρίας χώρου. ………………………………………………………………………33
4.2.1. Συμβολισμός των ομάδων συμμετρίας χώρου……………………………………34
4.2.2. Παράσταση των ομάδων συμμετρίας χώρου……………………………………..35
5. Οι θέσεις στο κρυσταλλικό στερεό………………………………………………………………………36
6. Το Αντίστροφο Πλέγμα………………………………………………………………………………………38
6.1. Γεωμετρική κατασκευή του αντιστρόφου πλέγματος……………………………………38
6.2. Διανυσματική περιγραφή του αντιστρόφου πλέγματος…………………………………41
6.3. Κυψελίδα Wigner-Seitz και ζώνες Brillouin………………………………………………..43
ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ
7. Η συγκρότηση των υλικών. ………………………………………………………………………………..47
7.1. Ενέργεια συνοχής (binding ή cohesive energy)……………………………………………47
7.2. Εφαρμογή σε ιδιότητες. ……………………………………………………………………………49
7.2.1. Σημείο Τήξης………………………………………………………………………………..49
7.2.2. Μέτρο ελαστικότητας Young ET
. ……………………………………………………..50
7.2.3. Συντελεστής θερμικής διαστολής α………………………………………………….51
8. Βασικά στοιχεία περιγραφής των κρυσταλλικών δομών…………………………………………51
8.1. Αριθμός συναρμογής – Πολύεδρα σύνταξης………………………………………………..52
6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝA
9. Οι δεσμοί στους κρυστάλλους…………………………………………………………………………….54
9.1. Ιοντικός δεσμός……………………………………………………………………………………….55
9.2. Ομοιοπολικός δεσμός ………………………………………………………………………………56
9.3. Μεταλλικός Δεσμός…………………………………………………………………………………59
9.4. Δευτερεύοντες δεσμοί………………………………………………………………………………60
10. Συμπαγής συσσωμάτωση………………………………………………………………………………….63
10.1. Θεμελιώδεις αρχές συσσωμάτωσης………………………………………………………….63
10.2. Ατομικές και ιοντικές ακτίνες………………………………………………………………….64
10.3. Βασικές διατάξεις της συμπαγούς συσσωμάτωσης…………………………………….67
10.3.1. Κυβική-ρομβοεδρική επιστοίβαση. ………………………………………………..69
10.3.2. Εξαγωνική επιστοίβαση………………………………………………………………..70
10.3.3. Διαδοχή επιστοίβασης και περιγραφή δομής……………………………………71
10.4. Συντελεστής Συσσωμάτωσης ………………………………………………………………….72
11. Ενέργεια ιοντικών κρυστάλλων και σταθερότητα………………………………………………..74
11.1 Η σταθερά Madelung για απλές περιπτώσεις……………………………………………..76
11.1.1. Άπειρη γραμμική διάταξη ζευγών ιόντων………………………………………..76
11.1.2. Άπειρη τετραγωνική διάταξη ζευγών ιόντων……………………………………76
11.1.3. Κυβική διάταξη, δομή NaCl. …………………………………………………………77
12. Κανόνες Pauling………………………………………………………………………………………………78
12.1. Πρώτος κανόνας Pauling (αρχή της σύνταξης). …………………………………………78
12.2. Δεύτερος κανόνας Pauling (αρχή ηλεκτρικής ουδετερότητας)……………………..82
12.3. Τρίτος κανόνας Pauling (σύνδεση πολυέδρων)………………………………………….84
12.4. Τέταρτος κανόνας Pauling (η “παράκαμψη” των κατιόντων) ………………………86
12.5. Πέμπτος κανόνας Pauling (αρχή της λιτότητας)…………………………………………86
13. Πολυμορφισμός και πολυτυπισμός…………………………………………………………………….88
13.1. Πολυμορφισμός και Αλλοτροπισμός. ……………………………………………………….88
13.1.1. Αλλοτροπικές μορφές σιδήρου ………………………………………………………90
13.1.2. Αλλοτροπικές μορφές του άνθρακα………………………………………………..91
13.1.3. Πολυμορφισμός στο οξείδιο του πυριτίου (SiO2
)……………………………..93
13.1.4. Πολύμορφα του βούτυρο κακάου…………………………………………………………………96
13.2. Πολυτυπισμός. ………………………………………………………………………………………97
ΒΑΣΙΚΕΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΕΣ ΔΟΜΕΣ
14. Βασικές κρυσταλλικές δομές – Ι: Μέταλλα και στοιχεία…………………………………….101
14.1. Δομή του Χαλκού Cu……………………………………………………………………………101
14.2. Δομή του Βολφραμίου ή Σιδήρου – W ή Fe……………………………………………..103
14.3. Δομή του Μαγνησίου Mg – HCP . ………………………………………………………….104
14.4. Δομή του Αδάμαντα …………………………………………………………………………….105
14.5. Δομή του Γραφίτη ……………………………………………………………………………….108
15. Βασικές κρυσταλλικές δομές – ΙΙ: Ενώσεις τύπου ΑΒ………………………………………..110
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝA 7
15.1. Δομή του Χλωριούχου Νατρίου – NaCl ………………………………………………….110
15.2. Δομή του Χλωριούχου Καισίου – CsCl …………………………………………………..112
15.3. Δομή του Σφαλερίτη – ZnS (Sphalerite-Zinc Blende). ………………………………113
15.4. Δομή του Βουρτσίτη – ZnS (Wurtzite)…………………………………………………….114
15.5. Δομή του Αρσενικούχου Νικελίου – NiAs……………………………………………….115
16. Βασικές κρυσταλλικές δομές – ΙΙΙ. Ενώσεις τύπου ΑΒ2 ………………………………………117
16.1. Δομή του Φθορίτη – CaF2
(Fluorite). ………………………………………………………117
16.2. Δομή του Αντιφθορίτη – LiO 2
(Antifluorite). …………………………………………..118
16.3. Δομή του CdI2
. …………………………………………………………………………………….120
16.4. Δομή του CdCl2
……………………………………………………………………………………121
16.5. Δομή του Ρουτιλίου TiO2
(Rutile)…………………………………………………………..122
17. Δομές Οξειδίων……………………………………………………………………………………………..124
17.1. Δομή του ιδανικού Περοβσκίτη (ABO3
– ideal perovskite)………………………..124
17.1.1. Δομή και ιδιότητες του BaTiO3
…………………………………………………….126
17.1.2. Υπεραγωγοί υψηλής κρίσιμης θερμοκρασίας (ΑΒ) – LaCuO4
. …………128
17.1.3. Υπεραγωγοί υψηλού Tc
(1,2,3) – YBa2
Cu3
O7
………………………………….130
17.2. Δομή του σπινελίου (MgAl2
O4
-AB2
O4
). …………………………………………………131
17.2.1. Κυβικοί μαλακοί φερρίτες, ΜO.Fe2
O3
(ΜFe2
O4
) ……………………………133
17.3. Η δομή κορουνδίου ή σαπφείρου – Al2
O3
. ……………………………………………….134
17.4. Η δομή του Νιοβικού Λιθίου LiNbO3
……………………………………………………..135
17.5. Πυριτικές ενώσεις (silicates) …………………………………………………………………137
17.5.1. Νησοπυριτικές (Nesosilicates)……………………………………………………..138
17.5.2. Σωροπυριτικές (Sorosilicates). …………………………………………………….139
17.5.3. Κυκλοπυριτικές (Cyclosilicates)…………………………………………………..140
17.5.4. Ινοπυριτικές μονής αλυσίδας (Inosilicates, single chain)…………………141
17.5.5. Ινοπυριτικές διπλής αλυσίδας (Inosilicates, double chain)……………….143
17.5.6. Φυλλοπυριτικές (Phyllosilicates)………………………………………………….143
17.5.7. Τεκτοπυριτικές (Tectosilicates)…………………………………………………….145
17.5.8. Άστριοι (feldspars), υποκατάσταση ιόντων πυριτίου. ……………………..146
ΟΙ ΑΤΕΛΕΙΕΣ ΣΤΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ
18. Ατέλειες Μηδενικής Διάστασης- Σημειακά σφάλματα ……………………………………….149
18.1. Πλεγματικά κενά και ενδόθετα άτομα…………………………………………………….150
18.2. Στερεά διαλύματα (Χημικές ατέλειες)…………………………………………………….152
19. Ατέλειες μιας διάστασης – Εξαρμόσεις……………………………………………………………..154
19.1. Βασικά είδη και χαρακτηριστικά εξαρμόσεων …………………………………………154
19.2. Περιγραφή εξαρμώσεων και μέτρηση εξαρμώσεων………………………………….157
19.3. Κίνηση των εξαρμόσεων……………………………………………………………………….158
19.4. Σημασία των εξαρμόσεων……………………………………………………………………..161
20. Επίπεδες ατέλειες…………………………………………………………………………………………..162
8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝA
20.1. Δεπιφάνειες μετατόπισης………………………………………………………………………162
20.2. Διεπιφάνειες στροφής …………………………………………………………………………..165
20.3. Όρια αναστροφής…………………………………………………………………………………169
21. Ατέλειες τριών διαστάσεων …………………………………………………………………………….170
22. Μη κρυσταλλικά στερεά, άμορφα υλικά (amorphous solids) ………………………………170
22.1. Καταστάσεις των υλικών και μετατροπές φάσης ……………………………………..170
22.2. Εμβέλεια τακτοποίησης και συνεχή τυχαία δίκτυα …………………………………..172
22.3. Συνάρτηση κατανομής ζευγών (Ποσοτική περιγραφή της δομής
του αμόρφου)………………………………………………………………………………………174
22.4. Στοιχεία θερμοδυναμικής της υαλώδους μετατροπής. ………………………………180
22.5. Παρασκευή γυαλιού και αμορφοποίηση………………………………………………….182
23. Διαμορφωμένες δομές…………………………………………………………………………………….183
24. Ημικρύσταλλοι (Quasicrystals) ……………………………………………………………………….187
24.1. Επίστρωση ή Ψηφίδωση (Tiling, Τessellation)…………………………………………188
24.2. Ημικρύσταλλοι, η μετάσταση της περιοδικότητας……………………………………191
24.3. Περιγραφή της δομής των ημικρυστάλλων. …………………………………………….193
ΠΕΡΙΘΛΑΣΗ & ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ
25. Γεωμετρία της Περίθλασης: από το φως στα ηλεκτρόνια ……………………………………201
25.1. Βασικές αρχές περίθλασης…………………………………………………………………….201
25.2. Φράγματα περίθλασης. …………………………………………………………………………203
25.2.1. Επίπεδη διάταξη ανοιγμάτων – Φράγματα δύο διαστάσεων……………..205
25.2.2. Φράγματα τριών διαστάσεων. ……………………………………………………..207
25.2.3. Πειραματική καταγραφή και απεικόνιση……………………………………….208
25.3. Το στερεό ως φράγμα……………………………………………………………………………209
25.4. Περίθλαση και μετασχηματισμός Fourier………………………………………………..213
26. Περίθλαση ηλεκτρονίων …………………………………………………………………………………215
26.1. Η σφαίρα Ewald…………………………………………………………………………………..215
26.2. Συστηματικές Κατασβέσεις – Διπλή περίθλαση………………………………………..217
26.3. Τύποι εικόνων περίθλασης…………………………………………………………………….221
26.4. Πειράματα στροφής……………………………………………………………………………..223
27. Πρακτική εκτίμησης πειραματικών δεδομένων………………………………………………….224
27.1. Γενικά…………………………………………………………………………………………………224
27.2. Εκτίμηση εικόνων μονοκρυστάλλων………………………………………………………225
27.3. Εκτίμηση εικόνων πολυκρυσταλλικών και αμόρφων………………………………..227
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ …………………………………………………………………………………………………..233
ΩΣ ΚΑΤΑΚΛΕΙΔΑ………………………………………………………………………………………………..235
ΣΥΝΤΟΜΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΟΥ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑ ………………………………………………………….237